Принцип действия ультразвуковых инструментов

Рабочая часть ультразвукового хирургического ножа имеет традиционную форму лезвия скальпеля, соединенного волноводом с магнитострикционным или пьезокерамическим преобразователем.

Значительно большее влияние на ткани могут оказывать поверхностные сдвиговые волны, возникающие в рассекаемых тканях под действием хирургического инструмента и быстро затухающие в тонком слое, граничащем с ультразвуковым инструментом, или на границах тканей с отличающимися сдвиговыми характеристиками.

Низкочастотные колебания ультразвукового хирургического инструмента даже при амплитудах, измеряемых микрометрами, вызывают увеличение проницаемости клеточных мембран тканей, соприкасающихся с инструментом.

Способность ультразвука при достаточно высокой плотности энергии разрушать клетки тканей, эмульгировать жир, снижать эффективную вязкость веществ используется в липосакции - вакуумном удалении подкожного жира после его ультразвуковой дезинтеграции.

Если твердое тело или ткань граничат с водой, физиологическим раствором, раствором антибиотиков или других лекарственных веществ, то ультразвук вызывает в жидкости на границе раздела появление интенсивных потоков с большими градиентами скоростей. В результате этого поверхность очищается, а вещество из раствора быстро диффундирует в ткань. Этот эффект используется в хирургии для мытья медицинских инструментов, рук хирурга.

Для очистки полостей в организме или глубоких ран их заполняют раствором антибиотика и погружают в раствор ультразвуковой инструмент, рабочая часть которого представляет собой цилиндрический волновод диаметром в 3 - 5 мм.

Под влиянием колеблющегося ультразвукового инструмента, введенного в раствор, в нем возникают неустойчивые кавитационные полости. Пульсации и схлопывание этих полостей приводят к появлению энергичных микротечений и ударных волн. Эта совокупность кавитационных эффектов обеспечивает смыв с поверхностей полостей и ран отмерших частиц тканей, а также клеток болезнетворных микроорганизмов. Часть микроорганизмов разрушается в кавитирующей жидкости, часть гибнет под действием растворенного антибиотика.

Следует отметить, что после воздействия ультразвуком жизнеспособность оставшихся целыми бактериальных клеток заметно подавляется, снижается их способность размножаться.

Обработка низкочастотным ультразвуком раневых поверхностей и слизистых оболочек через растворы фармакологических препаратов приводит не только к очистке и обеззараживанию поверхностей, но и к депонированию лекарственных веществ в тканях. Кроме того, благодаря сосудорасширяющему действию ультразвука улучшается снабжение тканей кровью, ускоряются обменные процессы, сокращаются сроки заживления ран, уменьшается вероятность осложнений.

Хирургическое воздействие фокусированным ультразвуком на внутренние структуры организма

Фокусированный ультразвук применяется в хирургии для решения ряда специфических задач. Например, для разрушения небольших образований в глубине организма без травмирования окружающих тканей и нарушения целостности кожных покровов. Также фокусированный УЗ применяется в экспериментальной биологии для получения информации, необходимой при разработке новых методов диагностики и лечения.

Действие фокусированного ультразвука на клетки и ткани обусловлено теплотой, выделяющейся при поглощении акустической энергии, и механическими возмущениями в среде.

Необходимо отметить, что пороги биологического действия плоской ультразвуковой волны значительно ниже порогов действия фокусированного ультразвука на те же структуры.

Немедленные изменения «под лучом» возникают при интенсивностях ультразвука, превышающих пороги кавитации в мягких тканях. При этом кровотечение, разрывы и гомогенизацию тканей в фокальной области можно наблюдать и без применения тонких гистологических срезов.